32-megawatin aurinkotila Long Islandissa, New Yorkissa, yksi askel siirtymässä vähähiiliseen energiainfrastruktuuriin. brookhavenlab / flickr, CC BY-NC

Pitkäaikainen ratkaisu edellyttää maailman energiatehokkuuden "hiilidioksidipäästöjä" eli siirtymistä energialähteisiin, jotka käyttävät vähän tai ei lainkaan fossiilisia polttoaineita.

Kuinka nopeasti tämä voi tapahtua ja mitä voimme tehdä nopeuttamaan tätä muutosta?

Muiden infrastruktuurien historia näyttää hieman vihjeitä.

Energiainfrastruktuurit

Dekarbonointi on infrastruktuuriongelma, suurin ihmiskunta on koskaan kohdannut. Siihen kuuluu paitsi energiantuotanto myös kuljetus, valaistus, lämmitys, jäähdytys, ruoanlaitto ja muut perusjärjestelmät ja palvelut. Maailmanlaajuiseen fossiilisten polttoaineiden infrastruktuuriin kuuluvat paitsi öljy- ja kaasukaivot, hiilikaivokset, jättiläiset öljysäiliöalukset, putkistot ja jalostamot, myös miljoonat autot, huoltoasemat, säiliöautot, varastot, sähkövoimalat, kivihiilijunat, lämmitysjärjestelmät, uunit ja uunit.

Kaiken tämän infrastruktuurin arvo on $ 10 triljoonaatai lähes kaksi kolmasosaa Yhdysvaltain bruttokansantuotteesta. Mitään, että valtavia ja kalliita ei korvata vuoden sisällä tai jopa muutaman vuoden kuluttua. Se kestää vuosikymmeniä.

Silti on olemassa hyviä uutisia, sillä kaikki infrastruktuurit lopulta kuluvat. 2010 tutkimus kysyi: mitä jos nykyinen energiainfrastruktuuri saisi yksinkertaisesti elää käyttökelpoisesta elämästään ilman korvaamista?

Yllättävä vastaus: jos jokainen kulunut kivihiilivoimala vaihdettiin aurinko-, tuuli- tai vesivoimaan, ja jokainen kuollut kaasukäyttöinen auto korvattiin sähköllä, ja niin edelleen, saatamme vain jäädä planeettarajat.

Tutkimuksen mukaan olemassa olevan infrastruktuurin käyttäminen, kunnes se hajoaa, ei vie meitä yli 2-Celsius-ilmaston lämpenemisen, jota monet tutkijat pitävät hyväksyttävän ilmastonmuutoksen ylärajana.

Ongelmana on tietenkin se, että emme tee tätä vielä. Sen sijaan vaihdamme kuluneet järjestelmät samalla tavalla, samalla kun porataan, louhitaan ja rakennetaan vielä enemmän. Mutta se voi muuttua.

Lentoonlähtö rakennukseen: 30-100-vuoden aikajana

Historialliset infrastruktuuri kuten itse huomaan tyypillisen kuvion. Hitaampaa innovaatiovaihetta seuraa "lentoonlähdön" vaihe, jonka aikana uudet tekniset järjestelmät rakennetaan nopeasti ja otetaan käyttöön koko alueella, kunnes infrastruktuuri vakiintuu "rakentamisella".

Tämä ajallinen kuvio on yllättävän samanlainen kaikissa infrastruktuureissa. Yhdysvalloissa kanavien, rautatien, telegrafin, öljyputkien ja päällystettyjen teiden lentoonlähtövaihe kesti 30-100 vuotta. Radion, puhelimen, television ja internetin lentoonlähtövaiheet kesti 30-50 vuotta.

Infrastruktuurihistoria viittaa siihen, että uusiutuvan sähkön tuotannossa tapahtuva "lentoonlähtö" on jo alkanut ja siirtyy hyvin nopeasti, varsinkin kun ja missä hallitukset tukevat tätä tavoitetta.

Aurinko- ja tuulivoimalaitokset kehittyvät tällä hetkellä nopeammin kuin mikään muu sähkönlähde, joka kasvaa maailmanlaajuisesti vuosittain 50% ja 18% vastaavasti 2009-2014: sta. Nämä lähteet voivat palauttaa olemassa olevan infrastruktuurin, pumpata sähköä sähköverkkoihin (vaikka niiden ajoittainen teho edellyttää, että johtajat mukauttavat niiden kuormituksen tasapainottamistekniikat). Tuuli ja aurinko voivat kuitenkin myös tarjota valtaa "off-grid" yksittäisille koteille, tiloille ja syrjäisille paikoille, mikä antaa näille lähteille ainutlaatuisen joustavuuden.

Jotkin maat, erityisesti Saksa ja Kiina, ovat tehneet merkittäviä sitoumuksia uusiutuviin energialähteisiin.

Saksa saa nyt yli 25% sen sähköstä uusiutuvista energialähteistä- auttaa vähentämään sen kokonaishiililähdettä. \ t yli 25% suhteessa 1990iin. Kiina tuottaa jo enemmän aurinkosähköä kuin mikään muu maa, jossa on asennettuna yli 30-gigawattia ja aikoo saavuttaa 43 gigawattia tämän vuoden loppuun mennessä. Australiassa 2010in ja 2015in välillä aurinkosähkökapasiteetti kasvoi 130-megawateista 4.7-gigawatteihin - 96%: n vuotuinen kasvuvauhti.

Yhdistettynä täydentäviin teknologioihin, kuten sähköautoihin, tehokkaaseen LED-valaistukseen ja geotermiseen lämmitykseen ja jäähdytykseen, tämä siirtyminen voisi siirtää meidät lähemmäksi hiilineutraalia.

Voisiko infrastruktuurin kehittämisen 30-100-vuoden aikataulua nopeuttaa? Jotkut indikaattorit viittaavat siihen, että vastaus voi olla "kyllä".

Ensinnäkin sähkön osalta vain virtalähteet tarvitsevat vaihtoa; sähköverkkoja - pylväitä, johtoja ja muita sähköä kuljettavia pyydyksiä - on hallinnoitava eri tavalla, mutta niitä ei saa rakentaa uudelleen tyhjästä. Toiseksi, vähemmän kehittyneet maat voivat hyödyntää uusiutuvia energialähteitä hyödyntäviä teknologioita, jotta he voivat siirtyä lähes kokonaan vanhempiin infrastruktuureihin.

Vastaavia asioita on tapahtunut viime aikoina. Koska esimerkiksi 2000 on solukkopuhelinverkkoihin päässyt suurimmassa osassa kehitysmaita - ja samanaikaisesti vältettiin haavoittuvien lankapuhelimien hidas, kallis asettaminen, jota monet tällaiset paikat eivät koskaan rakenna suurten kaupunkien ulkopuolella.

Energian rinnakkaisvoimana on rakennusten, tilojen, epävirallisten asuinpaikkojen ja muiden tarpeellisten paikkojen käyttö kannettavilla aurinkopaneeleilla ja pienillä tuulimyllyillä, jotka voidaan asentaa lähes kaikkialle ilman kaukoliikennettä. Myös tämä tapahtuu jo kaikkialla kehitysmaissa.

Kehittyneissä maissa siirtyminen uusiutuviin energialähteisiin kestää kuitenkin todennäköisesti huomattavasti kauemmin.

Näillä alueilla ei ainoastaan ​​laitteita vaan myös asiantuntemusta, koulutusta, rahoitusta, lakia, elämäntapoja ja muita sosiokulttuurisia järjestelmiä tuetaan ja luotetaan fossiilisiin polttoaineisiin perustuvaan energiainfrastruktuuriin. Myös näiden on sopeuduttava muutoksiin.

Jotkut - etenkin valtavat hiili-, öljy- ja maakaasuteollisuus - menettävät paljon muutosta tällaisessa siirtymässä. Nämä historialliset sitoumukset tuottavat määrätietoista poliittista vastarintaa, kuten näemme Yhdysvalloissa tänään.

Kovat ongelmat, mukaan lukien kilpailu fossiilisista polttoaineista

Energiainfrastruktuuri ei tietenkään ole ainoa haaste. Itse asiassa hiilen vähentäminen on täynnä valtavia teknisiä vaikeuksia.

Vanhempien rakennusten eristäminen, polttoainetalouden parantaminen ja tehokkaampien sähkölaitteiden asentaminen ovat kaukana kustannustehokkain tapa vähentää hiilijalanjälkiä, mutta nämä eivät kykene herättämään ihmisiä ja niitä ei voi helposti hohtaa.

Tällä hetkellä ja lähitulevaisuudessa mikään energialähde ei voi olla todella ”nolla hiiltä”, koska fossiilisia polttoaineita käyttäviä laitteita käytetään raaka-aineiden louhintaan ja valmiiden tuotteiden kuljetukseen, mukaan lukien uusiutuvat energialähteet, kuten aurinkopaneelit tai tuulivoimalat.

Sähkö on ihanan joustava energiamuoto, mutta sen säilyttäminen säilyy jyrkänä; tämän päivän parasta akkuteknologiaa vaativat litiumia, joka on suhteellisen harvinainen. Intensiivisestä tutkimuksesta huolimatta paristot ovat kalliita, raskaita ja ladattavia hitaasti.

Harvinaiset maametallit - erittäin harvat elementit, jotka löytyvät vain muutamista paikoista - ovat tällä hetkellä kriittisiä tuuliturbiinien ja muiden uusiutuvien teknologioiden kannalta oikeutettuja huolia tulevista toimituksista.

Lopuksi monissa olosuhteissa öljyn, kivihiilen ja maakaasun polttaminen on helpoin ja halvin keino tarjota sähköä.

Esimerkiksi tärkeimmät liikennemuodot, kuten mannertenvälinen merenkulku, lentomatkailu ja pitkän matkan kuljetukset, ovat edelleen erittäin vaikea muuntaa uusiutuviin energialähteisiin. Biopolttoaineet tarjoavat yhden mahdollisuuden vähentää näiden kuljetusjärjestelmien hiilijalanjälkeä, mutta monet biopolttoaineiden raaka-aineina kasvavat kasvit kilpailevat elintarvikekasvien ja / tai villieläinten kanssa.

Lopullinen tavoite, jonka mukaan kaikki maailman energiantarpeet saadaan uusiutuvista lähteistä, näyttää kuitenkin olevan periaatteessa toteutettavissa. äskettäin tehty tutkimus todettiin, että nämä tarpeet voidaan helposti saavuttaa vain tuuli-, vesi- ja aurinkoenergialla, kuluttajahinnoilla, jotka eivät ole korkeampia kuin nykyiset energiajärjestelmät.

Infrastruktuurit sosiaalisena sitoumuksena

Mistä kaikki tämä jättää meidät Pariisiin?

Nopeutettua hiilidioksidipäästöjä ei voida saavuttaa pelkästään teknisillä innovaatioilla, koska infrastruktuurit eivät ole vain teknisiä järjestelmiä. Ne edustavat monimutkaisia ​​verkostoja, joilla on toisiaan vahvistavia taloudellisia, sosiaalisia ja poliittisia sitoumuksia, joista jokaisella on pitkä historia ja vakiintuneet puolustajat. Tästä syystä suuret muutokset edellyttävät huomattavia kulttuurisia muutoksia ja poliittista taistelua.

Kulttuuripuolella yksi iskulause, joka voisi herättää nopeutettua muutosta, voi olla "energia-demokratia”: Käsitys siitä, että ihmiset voivat ja pitäisi tuottaa omaa energiaansa pienissä mittakaavoissa, kotona ja muualla.

Uudet rakentamistekniikat ja aurinkopaneelien alhaiset kustannukset ovat tuoneet "nettomääräisiä" koteja (jotka tuottavat yhtä paljon energiaa kuin asukkaat kuluttavat) tavallisten ihmisten taloudellisessa ulottuvuudessa. Nämä ovat yksi Saksan kunnianhimoisen osa-alueista energiavallankumousta, tai maan energian siirtyminen fossiilisista polttoaineista.

Infrastruktuurihistoriassa lentoonlähtövaihe on usein kiihtynyt, kun uudet teknologiat siirtyivät suurista yritys- ja hallintotiloista pois yksityishenkilöille ja pienemmille yrityksille. Sähköntuotanto 20-vuosisadan alussa ja internetin käyttö 1990-järjestelmissä ovat esimerkkejä.

Queenslandissa, Australiassa, yli 20% kodeista tuottaa nyt omaa sähköä. Tämä esimerkki viittaa mahdollisuuteen, että joissakin paikoissa on jo saavutettu "kaatopiste" kohti aurinkosäiliön uutta sosiaalista normia. Itse asiassa a Tuoreen tutkimuksen havaitsi, että paras indikaattori siitä, lisääkö tietty asunnonomistaja aurinkopaneeleja taloon, onko naapuri jo saanut ne.

Palapelin palaset

Monet erilaiset poliittiset lähestymistavat voisivat auttaa sekä vähentämään kulutusta että lisäämään uusiutuvien energialähteiden osuutta energialähteistä.

Rakennuskoodeja voitaisiin asteittain säätää vaatimaan, että jokainen katto tuottaa energiaa ja / tai räikkäisi LEED: n "vihreän rakennuksen" standardit. Vähitellen kasvava hiilidioksidivero tai -kauppajärjestelmä (jo käytössä) joissakin maissa) kannustaisi innovaatioita samalla kun vähennetään fossiilisten polttoaineiden kulutusta ja edistetään uusiutuvien energialähteiden käyttöä.

Yhdysvalloissa ainakin poistetaan monet fossiilisiin polttoaineisiin voi osoittautua poliittisesti helpommaksi kuin hiilen verottaminen, mutta lähettää vastaavan hintasignaalin.

Obaman hallinto Clean Power Plan Hiilivoimaloiden hiilidioksidipäästöjen vähentäminen on oikea politiikan muutos. Se käynnistyy vähitellen, jotta apuyritykset saisivat aikaa sopeutua ja yhä kehittyviä hiilidioksidin talteenotto- ja varastointijärjestelmiä aikaa kehittää. EPA arvioi, että suunnitelma tuottaa $ 20 miljardia ilmastonmuutoksen etuja sekä terveyshyötyjä $ 14- $ 34 miljardilta, mutta maksaa paljon vähemmän.

Koska kasvihuonekaasut ovat peräisin monista lähteistä, kuten maataloudesta, karjankasvatuksesta, kylmäaineista ja metsäkadosta (vain muutamia), globaalin talouden hiilidioksidipäästöjen vähentäminen on paljon enemmän kuin uusiutuviin energialähteisiin siirtyminen.

Tässä artikkelissa on käsitelty vain yhtä kappaletta tätä erittäin suurta palapeliä, mutta infrastruktuurin näkökulma voi auttaa meitä myös miettimään näitä ongelmia.

Infrastruktuurihistoria kertoo, että hiilidioksidipäästöjä ei tapahdu lähes yhtä nopeasti kuin haluamme. Mutta se osoittaa myös, että on olemassa keinoja nopeuttaa muutosta ja että on olemassa kippauspisteitä, kun paljon voi tapahtua hyvin nopeasti.

Saatamme olla tällaisen hetken partaalla. Kun Pariisin ilmastoneuvottelut kehittyvät, etsi inspiraatiota monista kansallisista sitoumuksista edistää tätä prosessia.

Author

Paul N Edwards, Michiganin yliopiston tieto- ja historian professori. Hän kirjoittaa ja opettaa tietoa ja tietoinfrastruktuureja. Edwards on kirjailija A Vast Machine: tietokonemallit, ilmastotiedot ja maailmanlaajuisen lämpenemisen politiikka (MIT Press, 2010) ja suljettu maailma: tietokoneet ja diskurssipolitiikka kylmän sodan Amerikassa (MIT Press, 1996) ja ilmakehän muuttaminen: asiantuntijatieto ja ympäristöhallinto (MIT Press, 2001) sekä lukuisia artikkeleita.

Tämä artikkeli julkaistiin alunperin Conversation. Lue alkuperäinen artikkeli.

Aiheeseen liittyvä kirja:

at InnerSelf Market ja Amazon